DE2933041C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermeiden von Hi­ staminbildung bei der Fermentation histidinhaltiger Lebens- und Futtermittel. Unter Fermentation wird hier und im fol­ genden Beispiel, beispielsweise alkoholische Gärung, Milchsäuregärung, Verkäsung und dergleichen verstanden. Un­ ter dem Begriff Lebensmittel sind Nahrungs- und Genußmittel in fester oder flüssiger Form zu verstehen.

Aus 1 "MAYER, K. et al.: Histaminbildung während der Weinbereitung. In: Mitt. Lebensmittelunters. Hygiene, 1971, Nr. 4, S. 403", ist es bekannt, daß bei der Fermentation aus Histidin Histamin entstehen kann, das dann als Unverträg­ lichkeitsfaktor beim fertigen Nahrungsmittel in Erscheinung treten kann. Aus diesem Grunde wird von MAYER, K. et al. vorgeschlagen, bei der Fermentation Mikroorganismen gezielt einzusetzen, die das Aufkommen unerwünschter Mikroorganismen unterdrücken und wenig bis kein Histamin entstehen lassen. Auf welche Weise die Histaminbildung dadurch vermieden wer­ den soll, ist nicht angegebenen.

Aus 2 "REIFF, Ferdinand et al.: Die Hefen, Bd. I, Nürnberg: Verlag Hans Carl, 1960, S.731-2", ist es bekannt, daß Hefen eine Desaminierung von Aminosäuren bewirken können, und
Aus 3 "BABAYAN, T. L. et al.: Study of Yeast autolysis in the presence of the culture Lactobacillus delbrückii: In: Biolo­ gical Abstracts 63, 16552", geht hervor, daß der Lactobacil­ lus delbrückii den Gehalt von Aminen und Aminosäuren redu­ zieren kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren der ein­ gangs genannten Art die Entstehung von Histamin im Lebens- oder Futtermittel einfach und sicher zu vermeiden.

Zur Lösung wählt die Erfindung aus, daß man vor oder bei der Fermentation eine Einzellkultur eines Mikroorganismus ein­ wirken läßt, die zu einer Transaminierung oder Desaminierung des Histidins führt.

Da das Histidin als Quelle des Histamin beseitigt wird, ist auch kein Histidin mehr vorhanden, das nach der Fermentation zum Histamin umgesetzt werden könnte, zum Beispiel durch Erhitzen.

Die Erfindung macht sich dabei den Umstand zunutze, daß es viele Mikroorganismen gibt, die die kultivierbare Anlage zum Transaminieren oder Desaminieren von Histidin haben. Es stehen deshalb für jeden gebräuchlichen Fermentationsprozeß Mikroorganismenstämme zur Verfügung, die im Rahmen dieses Fermentationsprozesses mindestens tolerabel sind, und aus denen man dann die einzusetzende Einzellkultur herauszüchten kann, wobei Zuchtkriterium die Histidin-transaminierende oder Histidin-desaminierende Eigenschaft ist.

In manchen Fällen sind die Ausgangsstoffe mit einer Keimflo­ ra verseucht, von denen Histidin möglicherweise zu Histamin umgesetzt werden kann. Das unterbindet man zweckmäßig, indem die im Ausgangsstoff bereits vorhandene Keimflora mindestens soweit zurückgedrängt beziehungsweise abgetötet wird, daß sie in diesem Sinne keine schädliche Wirkung mehr ausüben kann.

Der Mikroorganismus, von dem man die einzusetzende Einzell­ kultur ableitet, kann ein Bakterium, vorzugsweise aus der Klasse der Lactobacillen, der Pseudomonas-Specien und Mikrokokken, ein Pilz oder eine Hefe, vorzugsweise eine Saccharomyces-Species sein. Man kann aber statt einer Ein­ zellkultur auch ein aus einem derartigen Mikroorganismus gewonnenes Enzym zu­ setzen, welches die Transaminierung oder Desaminierung von Histidin bewirkt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens wird ein Nahrungsmittel, Genuß­ mittel oder Futtermittel hergestellt, indem man während der Herstellung einen Mikroorganismus zusetzt oder ein Enzym zusetzt, das zu einem Abbau von im Nahrungsmittel enthal­ tenen Histidin unter Bildung von Glutaminsäure, bzw. Ketoglutarsäure, oder entsprechenden Salzen führt. Auf diese Weise gelingt es, Nahrungsmittel, Genußmittel oder Futter­ mittel herzustellen, die einen stark verminderten Gehalt an biogenen Aminen, insbesondere Histamin, aufweisen, oder die praktisch völlig frei von derartigen biogenen Aminen sind.

Beispiele für erfindungsgemäße Fermentationen sind die alko­ holische Gärung, beispielsweise bei der Weinherstellung oder Bierherstellung sowie ferner eine Milchsäuregärung, und auch diejenigen Vorgänge, die bei der Käseherstellung ablaufen. Es sei in diesem Zusammenhang speziell darauf hingewiesen, daß die Milchsäuregärung nicht nur im Zusam­ menhang mit der Herstellung von Sauermilchprodukten, wie Sauermilch, Joghurt oder Quark, durchgeführt wird, sondern auch bei der Herstellung von Sauerkraut und bei der Herstel­ lung von Silofutter stattfindet.

Wenn man das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung eines Nahrungsmittels, Genußmittels oder Futter­ mittels anwendet, bei welcher ein wesentlicher Schritt eine Fermentation ist, dann sind zwei besonders vorteilhafte Ausführungsarten des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens möglich.

Gemäß der einen bevorzugten Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dem verwendeten Aus­ gangsmaterial die Keimflora abgetötet, und anschließend wird die Fermentation durchgeführt, indem man das Ausgangsmaterial mit einer entsprechenden Mikroorganismen-Reinkultur beimpft, die eine Transaminierung oder Desaminierung des im Ausgangsmaterial enthaltenen Histidines bewirkt.

Wenn beispielsweise eine Milchsäuregärung durch­ geführt werden soll, dann kann man auch aus entsprechenden technischen Kulturen von Lactobacillus helveticus oder Lacto­ bacillus bulgaricus oder Lactobacillus acidophilus Einzell­ kulturen isolieren und diese in einer geeigneten Nährlösung unter Zusatz von Pantothensäure, Niacin, Riboflavin und Cal­ cium vermehren. Die so erhaltenen wirklichen Reinkulturen der vorgenannten Mikroorganismen haben ein Optimum der Gä­ rungstemperatur im Bereich von 40-44° C, wobei die maximalen Temperaturen bei welchen eine Vergärung mit diesen Mikroor­ ganismen möglich ist im Bereich von 50-52° C liegt. Die oben erwähnten Reinkulturen des Lactobacillus helveticus, bzw. Lactobacillus bulgaricus, bzw. Lactobacillus acidophilus vergären Glucose und Maltose homofermentativ unter Bildung von d(-)Milchsäure, jedoch ohne Bildung von Kohlendioxid. Diese fraglichen Mikroorganismen desaminieren ferner einige Aminosäuren, und zwar Histidin, Arginin, Citrullin, Ornithin, Prolin und Hydroxyprolin unter Freilassung von Ammoniak.

Es sei in diesem Zusammenhang ausdrücklich darauf hingewiesen, daß eine große Anzahl an Mikroorganismenstäm­ men, beispielsweise Lactobacillus-Stämmen, die bei üblichen Sammelstellen hinterlegt sind, in der Lage sind, die gewünschte Desaminierung von Histidin unter Freisetzung von Ammoniak durchzuführen. Sofern Reinkulturen dieser hinterlegten Stämme die erwähnte Eigenschaft besitzen, sind sie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Als Beispiel für einen dieser Mikroorganismenstämme sei M. Rogosa (Lactobacillus delbrückii) genannt, der in der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen (DSM), Griesebachstraße 8, 34 Göttingen - DT, die Hinterlegungsnummer DSM 20074 besitzt. Dieser Mikroorganismenstamm ist auch bei der American Type Culture Collection (ATCC), 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland 20852 - US, hinterlegt und besitzt dort die Hinterlegungsnummer ATCC 9649.

In der gleichen Zeit, wie dies oben für den Lactobacillus helveticus und die anderen genannten Lactobacillusstämme beschrieben ist, wurde ferner auch eine "Einzellkultur" des Lactobacillus delbrücki hergestellt.

Wenn nun mit den so erhaltenen Einzellkulturen des Lactobacillus eine Milchsäuregärung durchgeführt wird, dann wird zusätzlich zu der Bildung der Milchsäure auch in dem Ausgangsmaterial enthaltenes Histidin nach einer primären Ammoniakabspaltung in Glutaminsäure umgewandelt, und es findet keine unerwünschte Umwandlung von Histidin unter Kohlendioxidabspaltung statt, die zu dem unerwünschten Histamin führt.

Wird nun eine sterilisierte Süßmilch mit den vorhin beschriebenen Einzellkultur von Lactobacillus helveticus oder Lactobacillus bulgaricus oder Lactobacillus acido­ philus beimpft, und die Milchsäuregärung bei einer Tempera­ tur im Bereich von 40-45° C durchgeführt, dann erhält man eine Sauermilch, die praktisch vollständig frei von Histamin ist, bzw. deren Histamingehalt nicht höher ist als derjenige der zur Sauermilch-Herstellung verwendeten Frischmilch. Im allgemeinen ist es vorteilhaft zur Gewährleistung einer Optimierung der Wachstumsbedingungen während der Milchsäure­ gärung der als Ausgangsmaterial verwendeten Milch noch Pantothensäure, Niacin und Riboflavin zuzusetzen. Ein wesent­ licher mineralischer Bestandteil, den die Reinkulturen des Lactobacillus helveticus oder Lactobacillus bulgaricus oder Lactobacillus acidophilus für ihr Wachstum benötigen, ist Calcium. Jedoch enthält Frischmilch bereits ausreichende Mengen an Calcium, so daß sich bei der hier beschriebenen Sauermilch-Herstellung die Zugabe von Calcium erübrigt.

Aus der so erhaltenen Sauermilch kann man, falls erwünscht, auch einen histaminfreien Quark herstellen, und dieser kann entweder als solcher verkauft werden, oder er kann zur Herstellung bestimmter Käsesorten verwendet werden, wie zum Beispiel zur Herstellung von Mainzer-Handkäse oder Olmützer Quargeln, oder auch von Harzkäse.

Die nach dem oben beschriebenen Verfahren erhal­ tene Einzellkultur des Lactobacillus delbrückii wurde ver­ wendet, um Sauerkraut, saure Gurken und Silofutter mit ver­ mindertem Histamingehalt oder überhaupt histaminfrei her­ zustellen.

Bei der Herstellung von Sauerkraut wird der ent­ sprechend zerkleinerte Weißkohl wie üblich gewürzt und dann jedoch nicht durch die Einwirkung der auf ihm befind­ lichen Milchsäurebakterien vergoren, sondern durch ther­ mische Behandlung wird die vorhandene Keimflora zerstört, und anschließend erfolgt die künstliche Beimpfung mit dem Histidin zur Glutaminsäure umwandelnden Lactobacillus-del­ brücki-Stamm, und das so beimpfte Material wird in üblicher Weise zu Sauerkraut weiter verarbeitet.

In gleicher Weise wird auch bei der Herstellung von sauren Gurken zuerst eine Sterilisierung des Ausgangs­ materiales und nachträglich eine Beimpfung vorgenommen.

Wie bereits erwähnt wurde, ist das erfindungsge­ mäße Verfahren bei der Herstellung von Gärfutter, also sogenanntem Silofutter, von großer Bedeutung. In diesem Falle wird das als Ausgangsmaterial verwendete Grünfutter, beispielsweise Gras, Luzerne, Grünmais und ähnliches, vor­ erst durch Hitzebehandlung keimfrei gemacht und dann künst­ lich mit der erwähnten Einzell-Reinkultur des Lactobacillus delbrücki beimpft und in üblicher Weise in den zu diesem Zweck vorgesehenen wasserdichten Behältern, also den üb­ lichen Futtersilos, vergoren. In gleicher Weise wird Silo­ futter aus Vorwelksilage hergestellt, wobei nach der Zugabe von zuckerhaltigen Stoffen, beispielsweise Melasse oder Rübenschnitzeln, zu der Vorwelksilage dann diese Mischung zuerst keimfrei gemacht und dann künstlich mit der erwähnten Einzell-Reinkultur des Lactobacillus delbrücki beimpft wird. Das auf diese Weise hergestellte histaminfreie oder hista­ minarme Silofutter ist überaus wünschenswert, weil bei seiner Verfütterung an Kühe verhindert wird, daß mit dem Futter aufgenommenes Histamin in die Milch übergeht. Bei Verwendung eines derartigen Silofutters gelingt es, praktisch histaminfreie Frischmilch zu produzieren.

Wenn die Fermentation eine alkoholische Gärung ist, dann kann man die Bildung eines histaminfreien alkoholischen Vergärungspro­ duktes dadurch erreichen, daß man das Ausgangsmaterial zu­ nächst sterilisiert und dann eine entsprechende Gärung mit einem solchen Saccharomyces-Stamm durchführt, der eine Transaminierung oder Desaminierung von im Ausgangsmaterial enthaltenen Histidin bewirkt.

Es ist möglich, auf diese Weise einen Wein herzu­ stellen, indem man den Most zunächst sterilisiert und dann mit einer Einzell-Reinkultur von Saccharomyces beimpft. Da­ durch wird bei der alkoholischen Gärung im Ausgangsmaterial vorhandenes Histidin transaminiert oder desaminiert, und nicht in schädliches Histamin umgewandelt. Da jedoch die erwähnten Einzell-Reinkulturen von Saccharomyces häufig nicht optimal zur Durchführung der alkoholischen Gärung ge­ eignet sind, sind die weiter hinten beschriebenen Verfahrens­ weisen zur Weinherstellung, bei denen zuerst im Ausgangsma­ terial enthaltenes Histidin durch andere Mikroorganismen entfernt wird und dann erst die alkoholische Gärung er­ folgt, im allgemeinen vorteilhafter. Auch die Sekundärgärung bei der Champagnerherstellung wird im allgemeinen nicht mit einem speziell ausgewählten Hefestamm, sondern durch Zugabe von Lactobacillus-Reinkulturen durchgeführt, wie dies eben­ falls weiter hinten noch im Detail erläutert wird.

Wie aus der Tabelle I ersichtlich ist, sind manche Käsesorten besonders reich an Histamin. Die Schwierigkeit bei der Käseherstellung nach dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren besteht darin, daß bei vielen Käsen nicht ein einziger Mikroorganismus für die Bildung des speziellen Hartkäses oder Weichkäses verantwortlich ist, sondern daß mehrere unterschiedliche Mikroorganismen bei der Herstellung einer speziellen Käsesorte mitwirken können. Wenn man nun nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einen histaminarmen Käse herstellen will, dann müssen aus allen für die Herstellung der speziellen Käsesorte verantwortlichen Mikroorganismen­ stämmen solche Einzellkulturen herausgezüchtet werden, die zu einer Transaminierung oder Desaminierung von Histidin führen.

Der Roquefort-Käse wird bekanntlich durch Einwir­ kung eines bestimmten blauen Schimmelpilzes auf Bruch her­ gestellt, der aus Schafmilch durch Fällung von Lab gewonnen wurde. Während bei der traditionellen Roquefort-Herstellung durch einen Zusatz von verschimmeltem Brot eine Infektion des Bruches mit dem blauen Schimmelpilz erfolgt, wurde nun­ mehr aus dem blauen Schimmel des Roquefort-Käses eine Ein­ zellkultur herausgezüchtet, die zu einer Desaminierung des Histidines führte. Der Käsebruch wurde dann mit dieser blauen Schimmel-Reinkultur beimpft, und dadurch gelang es, einen Roquefort-Käse herzustellen, der nur ganz geringe Mengen an Histamin enthielt, in geschmacklicher Hinsicht je­ doch nach entsprechender Reifung dem in traditioneller Weise hergestellten Roquefort-Käse sehr ähnlich war.

Wenn man ein Nahrungsmittel, Genußmittel oder Futtermittel herstellen will, bei dem ein wesentlicher Schritt des Herstellungsverfahrens eine Fermentation ist, dann ist es nicht unbe­ dingt erforderlich für diese Umwandlung einen solchen Orga­ nismenstamm zu verwenden, der zu keiner Decarboxylierung des Histidines unter Bildung des schädlichen Histamines führt, sondern es ist auch möglich, im Ausgangsmaterial enthaltenes Histidin vorher in unschädliche Produkte umzuwandeln, so daß bei der nachfolgenden Einwirkung des Mikroorganismus überhaupt kein Histidin vorliegt, das durch Decarboxylierung in Histamin umgewandelt werden kann. Gemäß dieser zweiten bevorzugten Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Nahrungsmittel, Genußmittel oder Futtermittel nach einem Verfahren hergestellt, in welchem ein wesentlicher Schritt des Herstellungsverfahrens eine durch Mikroorganismen hervorgerufene Umwandlung, beispielsweise eine alkoholische Gärung oder Milchsäuregärung ist, wobei man vor der durch den Mikroorganismus hervorgerufenen Umwandlung das im Ausgangs­ material enthaltene Histidin durch Einwirkung eines Histidin desaminierenden oder transaminierenden Mikroorganismus oder eines eine Desaminierung oder Transaminierung von His­ tidin hervorrufenden Enzymes entfernt, so daß bei der nach­ folgenden, durch den Mikroorganismus hervorgerufenen wesent­ lichen Umwandlung des Ausgangsmateriales in diesem praktisch kein Histidin mehr vorliegt, das durch eine von diesem zwei­ ten Mikroorganismus hervorgerufene Histidin-Decarboxylierung in Histamin umgewandelt werden kann. Wenn beispielsweise das herzustellende Produkt ein alkoholisches Getränk ist, dann kann man ein praktisch histaminfreies Endprodukt auch dadurch erhalten, indem man vor der alkoholischen Gärung die Keimflora des Ausgangsmateriales abtötet, anschließend einen Mikroorganismus oder ein Enzym zusetzt, das eine Transaminierung oder Desaminierung des im Ausgangsmaterial enthaltenen Histidines bewirkt, und dann, sobald das vor­ handene Histidin in unschädliche Umwandlungsprodukte abge­ baut wurde, die alkoholische Gärung durch Beimpfung mit einer Hefekultur durchführt. Der verwendete Hefestamm kann in diesem Fall auch ein solcher sein, der an sich zu einer Decarboxylierung von Histidin unter Bildung von Histamin führen würde, da jedoch zu diesem Zeitpunkt in dem zu ver­ gärenden Material gar kein Histidin mehr vorliegt, kann keine unerwünschte Umwandlung des Histidines zu Histamin erfolgen.

Diese zuletzt erläuterte Ausführungsart des er­ findungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere bei der Bier­ herstellung sehr vorteilhaft, weil selbst bei denjenigen Arbeitsschritten, die vor der alkoholischen Gärung statt­ finden, eine durch Mikroorganismen hervorgerufene Umwand­ lung von Histidin in Histamin ablaufen kann. Histidin ist nämlich im Getreide-Eiweiß, beispielsweise im Gerstenei­ weiß, in beträchtlichen Mengen enthalten. Nach Souci, Fachmann u. Kraut, Nährwert-Tabellen (Wiss. Verlagsgesell­ schaft, Stuttgart 1977) beträgt der Histidingehalt von Gerstenmehl 1,4 bis 2,5 g pro Kilogramm Gerstenmehl, und der Histidingehalt von entspelzter Gerste mit einem Proteinge­ halt von 97 bis 113 g/kg entspricht etwa 1,8 g/kg. Während der Malzbereitung findet eine Proteolyse des Getreide-Eiweißes im Maischbottich und in der Braupfanne statt. Ferner liegen zu diesem Zeitpunkt be­ reits Mikroorganismen, wie zum Beispiel Saccharomyces diastaticus, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus pastorianus und Pediococcus cerevisiae vor, die zu einer Decarboxylierung des Histidines unter Bildung von Histamin führen können. Bei den fraglichen Mikroorganismen handelt es sich in diesem Fall natürlich nicht um speziell gezüchtete reine Einzell-Kulturen, sondern um die in natürlicher Umge­ bung vorliegenden Stämme, die eben, wie bereits weiter vorne erläutert wurde, im allgemeinen zu dieser unerwünschten Decarboxylierung des Histidins führen.

Diese mikrobiell bedingte Decarboxylierung des Histidines unter Bildung von schädlichem Histamin kann bei der Bierbereitung erst am Ende des Verzuckerungsvorganges durch thermische Inaktivierung unterbrochen werden, nicht jedoch im Verlaufe der Primärgärung oder während der Rei­ fung. In die Gärbottiche hineingelangte Mikroben, die eine Histidin-Decarboxylierung bewirken, wozu auch zahlreiche Rassen von Saccharomyces cerevisiae in der Lage sind, lassen so beträchtliche Histamin-Mengen entstehen.

Es hat sich nun überraschenderweise herausge­ stellt, daß ein histaminfreies Bier dadurch hergestellt werden kann, daß man bereits vor der alkoholischen Gärung eine thermische Inaktivierung der Keimflora des Malzes und eine thermische Inaktivierung der Keimflora der Maische vor­ nimmt, und dann das in diesem Ausgangsmaterial enthaltene Histidin abbaut, indem man zu der Maische die weiter vorne, im Zusammenhang mit der Milchsäuregärung bereits beschrie­ bene Einzell-Reinkultur des Lactobacillus delbrücki zusetzt.

Die Sterilisierung der Maische vor dem Zusatz der Reinkultur des Lactobacillus delbrücki wird zweckmäßiger­ weise erreicht, indem man diese während einer Dauer von 30 bis 40 min. auf eine Temperatur im Bereich von 62° C bis 65° C erwärmt. Anschließend wird dann die Maische auf 45° C abgekühlt und bei dieser Temperatur mit der Reinkultur des Lactobacillus delbrücki beimpft. In der so behandelten Maische findet durch den Lactobacillus delbrücki eine kräf­ tige homofermentative Umwandlung von Glucose und Maltose, unter Bildung von Milchsäure statt, und gleichzeitig wird das vorhandene Histidin nach primärer Ammoniakabspaltung in Glutaminsäure umgewandelt. Während dieses Schrittes wird das Fortschreiten der Milchsäurebildung und die parallel hierzu verlaufende Umwandlung des Histidines in Glutamin­ säure ständig kontrolliert.

Sobald nach dem Abschluß und der Säuerung der Maische das vorhandene Histidin sehr weitgehend in die l- Glutaminsäure umgewandelt ist, führt man die Hauptgärung, d. h. die alkoholische Gärung des Bieres durch Hefezusatz, d. h. durch Zugabe von Saccharomyces cerevisiae, durch. Zweckmäßigerweise wird diese alkoholische Gärung durch Beimpfen mit einer Hefe-Reinkultur durchgeführt, welche so­ wohl den beim Histidinabbau gebildeten Ammoniak als auch die aus dem Histidin gebildete Glutaminsäure und auch die vom Lactobacillus delbrücki gebildete Milchsäure teilweise metabolisiert. Es soll also die alkoholische Gärung mit einem solchen Stamm von Saccharomyces cerevisiae durchgeführt werden, der die vorher durch den Lactobacillus delbrücki gebildeten Nebenprodukte wieder in optimaler Weise abbaut. In der beschriebenen Weise gelingt es, ein histaminfreies Bier herzustellen. Wenn man dieses Verfahren auf die Herstel­ lung eines alkoholfreien Bieres anwendet, dann kann auch dieses histaminfrei erhalten werden.

Mit großem Vorteil wird die vorhergehende Um­ wandlung von Histidin in Ammoniak und Glutaminsäure auch bei der Herstellung anderer alkoholischer Produkte, bei­ spielsweise Wein und Spirituosen, durchgeführt, und man er­ hält dann ebenfalls histaminfreie alkoholische Produkte oder aus diesen hergestellte Sekundärprodukte, beispiels­ weise histaminfreien Essig.

Bei der Herstellung von histaminfreiem Wein nach dieser zuletzt erläuterten Ausführungsart des erfindungsge­ mäßen Verfahrens erfolgt, analog wie bei der Bierherstel­ lung, zunächst eine thermische Sterilisierung des Mostes, bzw. bei der Rotweinherstellung gegebenenfalls auch der Maische, um unerwünschte Primärkeime abzutöten. Anschlie­ ßend wird dann der Most oder die Maische mit einer geringen Menge der Einzell-Reinkultur des Lactobacillus delbrücki oder anderer geeigneten Lactobacillen beimpft, und man be­ läßt dann das Material bei der optimalen Gärungstemperatur dieser Mikroorganismen im Bereich von 40-45° C so lange, bis das im Most, bzw. in der Maische, enthaltene Histidin zu Ammoniak und Glutaminsäure umgewandelt ist. Auch in diesem Fall bildet der Lactobacillus delbrücki oder die anderen zugesetzten Lactobacillus-Arten gleichzeitig durch die Vergärung von Kohlenhydraten Milchsäure. Sobald der ge­ wünschte Histidin-Abbau stattgefunden hat, erfolgt dann die Durchführung der Hauptgärung, d. h. die Beimpfung mit einer Hefe-Reinkultur, wobei auch in diesem Fall ein Saccharomyces- cerevisiae-Stamm verwendet wird, der in optimaler Weise neben der alkoholischen Gärung auch möglichst weitgehend den gebildeten Ammoniak sowie die Glutaminsäure und Milchsäure metabolisiert.

Die oben erwähnte Verfahrensweise kann auch mit Vorteil bei der Herstellung von Spirituosen, also gebrann­ ten alkoholischen Getränken, angewandt werden. Obwohl bei einer sauber durchgeführten Destillation im allgemeinen keine wesentlichen Mengen von Histamin bei der Destillation in das Destillat mitgeführt werden, so hat es sich dennoch herausgestellt, daß im Handel erhältliche Spirituosen, wie Cognac und ähnliches, häufig große Histaminmengen enthal­ ten. Auch in diesem Fall kann entweder durch die Auslese eines spezielle Hefestammes oder im allgemeinen noch vorteilhafter vor der alkoholischen Gärung durch die Behandlung mit einer Reinkultur des Lactobacillus delbrücki oder einer anderen Lactobacillus-Reinkultur das vorhandene Histidin in unschädliche Nebenprodukte umgewandelt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Bildung von Histamin bei Fermentation auch dort unterbunden werden, wo normalerweise im Ausgangsmaterial keine wesentlichen Mengen an Histidin enthalten sind, jedoch dann Histidin aus abgestorbenen Zellen des Mikroorganismus entsteht, durch dessen Einwirkung die Fermentation im Lebensmittel, Futtermittel oder Nahrungsmittel durchgeführt wird.

Ein typisches Verfahren, während dessen Durchführung erst Histidin gebildet wird, ist die Sektherstellung. Bei der Herstellung von Sekt wird bekanntlich einem durch Primärgärung gewonnenen Wein eine Mischung aus Saccharose und Hefe zugesetzt, und in einem geschlossenen Gefäß, beispielsweise einem Drucktank oder einer geschlossenen Flasche, wird dann die Sekundärgärung vorgenommen. Dabei wird die Saccharose mit Hilfe der Hefe zu Alkohol vergoren, und das dabei entstehende Kohlendioxid bleibt im Rohsekt gelöst. Ein unerwünschter Vorgang, der bei der Sektherstellung abläuft, ist derjenige, daß aus der Hefe stammende Eiweiß, bzw. das aus diesem Eiweiß stammende Histidin, dann von den weiterlebenden Hefezellen zu Histamin decarboxyliert wird. Champagner weist aufgrund dieses Eiweißabbaues unter Bildung von Histamin einen wesentlich höheren Histamingehalt auf als die für Wein üblichen Durchschnitts­ werte.

Wenn man das erfindungsgemäße Verfahren zur Her­ stellung eines Histidinfreien Sektes anwendet, dann wird dem durch Primärgärung gewonnenen Wein eine Mischung aus einem der weiter vorne beschriebenen Lactobacillen-Reinkulturen, die zu einer Desaminierung des Histidines führen, mit Saccha­ rose und der Hefe zugesetzt. Bei der im Druckbehälter ab­ laufenden Sekundärgärung wird dann das aus der Hefe stammen­ den Histidin durch den anwesenden Lactobacillus gleich bei seiner Entstehung desaminiert. Dadurch steht den anwesenden lebenden Hefezellen kein Histidin mehr zur Verfügung, das zu schädlichem Histamin decarboxyliert werden kann. Nach dieser Verfahrensweise gelingt es, einen praktisch histamin­ freien Sekt herzustellen.

Aus den Mikroorganismen-Reinkulturen, welche zu einer Transaminierung oder Desaminierung des Histidines füh­ ren, wurde der für diese Umwandlung verantwortliche Enzym­ komplex isoliert. Hierzu wurden die Zellen mechanisch zer­ stört, die den Enzymkomplex enthaltende Flüssigkeit iso­ liert und lyophilisiert. Es stellte sich heraus, daß 10⁻³ g des so erhaltenen Enzymmateriales in der Lage sind, 1 g Histidin abzubauen. Der so erhaltene Enzymkomplex wurde in der gleichen Weise, wie dies weiter vorne für die Rein­ kultur des Lactobacillus delbrücki im einzelnen beschrieben ist, verwendet,um in einem Ausgangsmaterial Histidin zu un­ schädlichen Produkten abzubauen. Man erhielt dabei analoge Ergebnisse wie bei der Verwendung der Lactobacillus-delbrücki­ Reinkultur.

Histidin ist an und für sich eine essentielle Aminosäure, d. h. eine Aminosäure, die der Mensch mit der Nahrung aufnehmen muß. Sofern die nach dem erfindungsge­ mäßen Verfahren hergestellten Lebensmittel eiweißreich sind, wie zum Beispiel Sauermilchprodukte oder Käse, wird durch die Auswahl eines speziellen Mikroorganismenstammes nicht ein vollständig histidinfreies Lebensmittel erzeugt, sondern es wird lediglich verhindert, daß der Mikroorga­ nismenstamm eine unerwünschte Decarboxylierung von Histidin unter Bildung von Histamin durchführt. Sofern durch den Mikroorganismenstamm Histidin abgebaut wird, wird es, wie bereits früher eingehend erläutert, beispielsweise in unschädliche Glutaminsäure umgewandelt.

Wenn das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Lebensmittel jedoch kein wesentlicher Lieferant von Proteinen ist, wie dies beispielsweise bei alkoholischen Getränken der Fall ist, dann bestehen natürlich überhaupt keine Bedenken, in diesen Produkten enthaltene geringe Mengen an Histidin vollständig zu entfernen, weil ja die für die Ernährung nötigen Eiweiss-Stoffe ohnehin durch andere Quellen, beispielsweise Fleisch, Eier und Milchprodukte, dem menschlichen Organismus zugeführt werden müssen.

Das erfindungsgemäße Verfahren sei nun anhand eines Beispieles näher erläutert.

Beispiel: Herstellung eines praktisch histamin­ freien Bieres

Bei der Herstellung eines Bieres nach den bisher angewandten Verfahren werden drei wesentliche Arbeits­ schritte durchgeführt (siehe beispielsweise die Erläuterung der Bierherstellung im "Lehrbuch der chemischen Technolo­ gie" von OST-RASSOW, Ausgabe 1965, und zwar Seiten 1394-1405, Johann Ambrosius Barth, Verlag Leipzig).

• 1. Malzbereitung: Der Hauptrohstoff für das Bier, nämlich die Gerste, enthält zunächst keinen vergärbaren Extrakt. Die Gerste wird in der Mälzerei keimen gelassen, wobei sich Enzyme bilden, welche die wasserunlösliche Stärke des Kornes in lösliche Zucker überführen. Durch die beim Keimen gebildeten Enzyme werden auch andere hochmolekulare Stoffe in niedrigmolekulare umgewandelt. Anschließend wird die gekeimte Gerste getrocknet, wobei Farbstoffe und Aroma­ stoffe gebildet werden.
• 2. Brauen: Das Malz wird zerkleinert und mit warmem Wasser behandelt (Maischen). Schon vorhandene Mengen an löslichen Verbindungen werden dabei gelöst. Weitere Stärke wird enzymatisch in die lösliche Maltose umgewandelt. Nach der Filtration der Würze wird diese unter Zusatz von Hopfen gekocht und dabei mehr oder weniger Wasser abge­ dampft. Die heiße Würze wird vom Hopfen abgetrennt.
• 3. Gärung: Nach der Hopfabtrennung muß die heiße Würze in kurzer Zeit auf eine Gärtemperatur von 5 bis 7° C bei der Herstellung von untergärigen Bieren oder auf eine Temperatur von 14 bis 16° C bei der Herstellung von obergärigen Bieren abgekühlt werden. Die Brauereihefe wird zugesetzt und bei den angegebenen Temperaturen im allge­ meinen während acht bis zehn Tage vergoren. Das so erhaltene Bier wird dann in Lagerkellern der Nachgärung unterworfen und schließlich durch Filtration von der Hefe befreit und abgefüllt.

Das bisher bekannte Verfahren der Bierherstellung wird erfindungsgemäß bei der Erzeugung eines histamin­ freien Bieres wie folgt abgewandelt: Überraschenderweise hat es sich herausgestellt, daß die Oberfläche des in Malz umgewandelten Kornes bereits zahlreiche Mikroben enthält. Diese führen dazu, daß beim Maischvorgang in Anwesenheit des Wassers nicht nur die er­ wünschte Überführung der unlöslichen Stärke in lösliche Zucker erfolgt, sondern auch, daß im Getreideeiweiß reich­ lich vorhandene Histidin durch diese Mikroben zu Histamin decarboxyliert wird. Es zeigte sich ferner, daß diese un­ erwünschten Mikroben hitzeempfindlich sind.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird daher die Oberfläche der gekeimten Gerste von den störenden Mikroben befreit, indem man sie blanchiert oder 10 min. in ein Wasser einer Temperatur von 75 bis l00°C eintaucht. Das Wasser wird entfernt und mehrfach mit 50-grädigem Wasser nachgespült.

Anschließend wird wie bei den bisher bekannten Verfahren das Malz geschrotet und üblicherweise der Maisch­ vorgang durchgeführt, und auch der Hopfenzusatz und das Kochen der Würze erfolgen wie bei den traditionellen Ver­ fahren.

Ein weiterer wesentlicher Schritt des erfindungs­ gemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Kühlung der vom Hopfen abfiltrierten Würze im absolut reinen, desinfi­ zierten, offenen oder geschlossenen Kühler vorgenommen wird, womit bei diesem Kühlvorgang eine Neuinfektion mit Mikroben verhindert wird, die eine Decarboxylierung von noch immer vorhandenem Histidin unter Bildung von Histamin hervorrufen können.

Auch bei der Einstellung der Würze auf den ge­ wünschten Extraktgehalt muß einwandfrei entkeimtes Wasser verwendet werden.

Die Beimpfung wird durchgeführt, indem man eine geprüfte Einzell-Kultur von Saccharomyces cerevisiae ver­ wendet, die keine Histidin-Decarboxylierung bewirkt.

Claims (14)

1. Verfahren zum Vermeiden von Histaminbildung bei der Fer­ mentation histidinhaltiger Lebens- und Futtermittel, dadurch gekennzeichnet, daß man vor oder bei der Fermentation eine Einzellkultur eines Mikroorganismus einwirken läßt, die zu einer Transami­ nierung oder Desaminierung des Histidins führt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Fermentation die im Ausgangsstoff bereits vorhandene Keimflora vorzugsweise durch Erhitzen abgetötet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Einzellkultur auf ihre Histidin transaminierende oder desaminierende Eigenschaft herausge­ züchtet ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einzellkultur aus einem für die angestrebte Fer­ mentation geeigneten Mikroorganismenstamm gewonnen ist und auch zur Fermentation eingesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Fermentation, die mit mehreren verschiedenen Mikroorganismenstämmen ausgeführt wird, aus allen diesen Stämmen Einzellkulturen nach Anspruch 3 herausgezüchtet und zu dieser Fermentation eingesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
a) insbesondere bei der alkoholischen Gärung die Ein­ zellkultur in einem ersten Behandlungsschritt eingesetzt wird, und daß
b) die Fermentation in einem zweiten anschließenden Be­ handlungsschritt mit einem anderen Mikroorganismus erfolgt, wobei die in a) eingesetzte Einzellkultur zur Fermentation unge­ eignet ist und/oder der in b) eingesetzte andere Mikroorganismus Histidin decarboxyliert.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß bei der alkoholischen Gärung von Most zu Wein, oder Maische zu Bier, oder gezuckertem Wein zu Sekt, die im er­ sten Behandlungsschritt eingesetzte Einzellkultur aus einem Lactobacillusstamm, vorzugsweise delbrücki, gewonnen ist,
daß der erste Behandlungsschritt bei einer Temperatur im Bereich von 40 - 45° C durchgeführt wird, bis das Histidin zu Ammoniak und Glutaminsäure umgewandelt ist, und
daß die im zweiten Behandlungsschritt erfolgende alkoho­ lische Gärung durch Beimpfung mit einer Hefereinkultur, die die im ersten Behandlungsschritt entstandene Glutaminsäure, Milchsäure und das im ersten Behandlungsschritt entstandenen Ammoniak mindestens teilweise abbaut, vorzugsweise mit Sac­ charomyces cerevisiae, erfolgt.

8. Verfahren zur Gewinnung von Sauermilch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Milchsäuregärung eine Einzellkultur eingesetzt wird, die aus technischen Kulturen von Lactobacillus helveticus, bulgaricus, delbrücki, oder acidophilus oder der Mikroorganismus DSM 20074 gewonnen, und dann in einer Nähr­ lösung unter Zusatz von Pantothensäure, Niacin, Riboflavin und Calcium vermehrt ist, und daß die Gärung im Temperaturbereich von 40 - 45° C vorge­ nommen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der als Frischmilch eingesetzten Ausgangssubstanz zur Optimierung der Wachstumsbedingungen der angeimpften Mikro­ organismen während der Milchsäuregärung Pantothensäure, Nia­ cin und Riboflavin zugesetzt wird.

10. Verfahren zur Herstellung von saurem Lebens- oder Fut­ termittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangssubstanz Gurken oder gewürzter, zerklei­ nerter Weißkohl oder Grünfutter wie Gras, Luzerne, Grünmais oder dergleichen durch thermische Behandlung keimfrei ge­ macht wird, daß dann mit einer Einzellkultur beimpft und vergärt wird, die aus Lactobacillus delbrückii gewonnen ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß vorgewelktes Ausgangsmaterial unter Zugabe von Melasse, Rübenschnitzel oder dergleichen zuckerhaltigen Stoffen keimfrei gemacht und dann beimpft und vergärt wird.

12. Verfahren zur Herstellung von Käse nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem zur Käseherstellung als Ausgangsmaterial ver­ wendeten Käsebruch die Keimflora abgetötet wird, daß dann die Verkäsung durch Beimpfung mit mindestens einer Einzellkultur durchgeführt wird, die aus einem für die Verkäsung zu der gewünschten Käsesorte üblichen Mikroorga­ nismenstamm auf ihre Histidin transaminierende oder desami­ ninierende Eigenschaft herausgezüchtet wurde.

13. Verfahren zur Herstellung von Käse nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise verschiedene bewährte Mikroorga­ nismen zur Verkäsung eingesetzt werden, und daß diese Mikroorganismen in Form von Einzellkulturen eingesetzt werden, die auf ihre Histidin transaminierende oder desaminierende Eigenschaft aus diesen bewährten Mikro­ organismenstämmen herausgezüchtet worden sind.

14. Abänderung nach einem der Ansprüche 1,2,3,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Einzellkultur ein aus der Einzellkul­ tur gewonnenes Enzympräparat eingesetzt wird, welches die Transaminierung oder Desaminierung von Histidin bewirkt.